Física2ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

(Dissertativa) Uma comunidade remota precisa de P = 5,0 kW contínuos (24 h). Compare, com cálculos, duas…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

(Dissertativa) Uma comunidade remota precisa de P = 5,0 kW contínuos (24 h). Compare, com cálculos, duas soluções: A) gerador diesel (?_el = 35%, energia do diesel = 36 MJ/L); B) sistema fotovoltaico com painéis ?_p = 18%, irradiância média 5 kWh/m²·dia, inversor ?_inv = 95%, bateria ?_bat = 90% e DOD = 80%. Calcule consumo de combustível (L/dia), área de painéis (m²) e capacidade de bateria (kWh) para 12 h de autonomia.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos modelo: E_diária = 5,0 kW·24 h = 120 kWh = 432 MJ. Opção A: combustível = E/? = 432 MJ/0,35 = 1.234 MJ ? V =1.234/36 = 34,3 L/dia. Opção B: energia útil por m² = 5 kWh·?_p·?_inv·?_bat =5·0,18·0,95·0,90 =0,77 kWh/m²·dia ? área =120/0,77 ˜157 m². Autonomia 12 h: E_noite =5 kW·12 h =60 kWh ? bateria nominal =60/(?_bat·DOD)=60/(0,90·0,80)=83,3 kWh. Conclusão (física): diesel exige ~34 L/dia e logística de combustível, baixa área mas emissões; PV exige ~157 m² e ˜83 kWh de baterias, maior investimento inicial e dependência de recurso solar, porém menor consumo contínuo de combustível e menores emissões.

Explicação

Os cálculos realizados comparam de forma clara as duas soluções energéticas, levando em conta a eficiência de cada sistema e a quantidade de energia necessária para atender à demanda da comunidade. A análise dos resultados permite identificar as vantagens e desvantagens de cada opção, como a necessidade de combustível e as emissões no caso do gerador diesel, em contraste com a área necessária e o investimento inicial do sistema fotovoltaico. Essa abordagem fornece uma visão abrangente sobre a viabilidade de cada alternativa, considerando tanto aspectos técnicos quanto ambientais.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

gerador diesel e fotovoltaico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de eficiência energética · conversão de unidades de energia

📚 Reveja

Revisar cálculos de eficiência e consumo energético.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a eficiência do gerador com a energia total disponível, resultando em cálculos incorretos de consumo de combustível.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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